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2022年8月南海典型空心台风“木兰”的诊断分析及高分辨率模拟 被引量:1
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作者 王静瑶 于恩涛 +3 位作者 马洁华 汪君 陈冬 陈科艺 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期346-359,共14页
利用站点观测、FNL分析数据和融合降水等多源资料,对2022年8月南海空心台风“木兰”的特征及成因开展系统的诊断分析,结果表明“木兰”属于南海的季风低压发展而成的弱台风,具有季风低压的特征,整个台风过程无明显台风眼,前期气旋环流... 利用站点观测、FNL分析数据和融合降水等多源资料,对2022年8月南海空心台风“木兰”的特征及成因开展系统的诊断分析,结果表明“木兰”属于南海的季风低压发展而成的弱台风,具有季风低压的特征,整个台风过程无明显台风眼,前期气旋环流中有多个小环流。虽为弱台风,但其东北侧的低空东南急流配合南海充沛的水汽输送,以及陆地局部的强对流活动,造成了我国广东、广西和云南南部等地的大风和暴雨天气。使用中尺度模式WRF开展分辨率为9 km和3 km的嵌套模拟,结果显示模式能合理再现“木兰”的环流结构特征和演变过程,但模拟的副热带高压南侧季风槽偏强,风速偏大。模式模拟的台风路径与观测整体上较为吻合,与FNL分析资料的结果相比,WRF对降水量的模拟有显著改进,此外,WRF模式分辨率的提高可降低模拟降水的误差。 展开更多
关键词 WRF “木兰”台风 诊断分析 空心台风 高分辨率模拟
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鄂东暖区暴雨个例的高分辨率模拟对边界层方案的敏感性 被引量:4
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作者 许建玉 《高原气象》 CSCD 北大核心 2018年第5期1313-1324,共12页
2016年7月5-6日,鄂东发生了一次典型的副热带高压边缘型暖区暴雨。本研究使用WRF模式对该过程进行积云可分辨模拟,重点关注不同边界层方案下(ACM2、YSU、MYJ)短时强降水的差异及其可能原因。结果表明:相比ACM2,YSU和MYJ方案的短时强降... 2016年7月5-6日,鄂东发生了一次典型的副热带高压边缘型暖区暴雨。本研究使用WRF模式对该过程进行积云可分辨模拟,重点关注不同边界层方案下(ACM2、YSU、MYJ)短时强降水的差异及其可能原因。结果表明:相比ACM2,YSU和MYJ方案的短时强降水呈现先强后弱的特点;究其原因,与后两种方案下强对流的提前触发和消散有关。具体地,在对流触发前,YSU和MYJ方案模拟的涡流扩散性系数较ACM2偏小,边界层V风倾向偏弱,从而低层南风减速不明显,使得南风辐合偏强并提前触发强对流;而在消亡阶段,YSU和MYJ方案下强对流很快消散,但ACM2方案模拟的低层切变线上不断有对流新生;进一步,通过关闭微物理潜热加热的敏感试验,证实了低层切变线的产生与前期强降水潜热释放对中尺度环境场的改变有关,边界层过程的作用相对较小。另一方面,使用高分辨率模式结果对不同边界层方案下云微物理特征的分析表明,短时强降水的形成与霰的融化主导冷云降水过程有关,相比ACM2,YSU和MYJ方案下短时强降水的先强后弱对应于霰含量的先多后少。 展开更多
关键词 暖区暴雨 高分辨率模拟 边界层方案
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不同边界层参数化方案对一次局地热对流降水的高分辨率模拟的影响 被引量:4
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作者 杨茜茜 张述文 任星露 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期681-692,共12页
以南京一次局地热对流降水为例,采用中尺度模式(WRF)中的11种边界层参数化方案进行高分辨率模拟.结果表明,YSU、MYJ、UW、Shin-Hong和GBM方案能较好地模拟出对流单体,而QNSE、MYNN2、MYNN3、ACM2、BouLac和MRF方案模拟效果较差.其中UW... 以南京一次局地热对流降水为例,采用中尺度模式(WRF)中的11种边界层参数化方案进行高分辨率模拟.结果表明,YSU、MYJ、UW、Shin-Hong和GBM方案能较好地模拟出对流单体,而QNSE、MYNN2、MYNN3、ACM2、BouLac和MRF方案模拟效果较差.其中UW方案模拟结果最好,主要是由于其模拟的湍流强度相对较强,且边界层空气较冷、湿,有利于积聚能量.在对流触发时刻,抬升凝结高度降低,加之此时有强劲的上升气流,凝结了较多的水汽,充足的水汽和充分的上升运动使其成功模拟出此次南京城区的强对流过程. 展开更多
关键词 边界层参数化 热对流 高分辨率模拟
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陆面过程高分辨率模拟的不确定性 被引量:4
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作者 高艳红 刘伟 曾礼 《高原气象》 CSCD 北大核心 2021年第6期1364-1376,共13页
陆地是地球气候系统的重要组成部分,是人类生产生活的重要场所。陆地表面水资源、生态系统和人类活动受到全球气候系统的影响,对气候变化响应敏感。同时,作为气候系统的下边界,陆地也深刻地影响着局地乃至全球的大气环流和气候变化。因... 陆地是地球气候系统的重要组成部分,是人类生产生活的重要场所。陆地表面水资源、生态系统和人类活动受到全球气候系统的影响,对气候变化响应敏感。同时,作为气候系统的下边界,陆地也深刻地影响着局地乃至全球的大气环流和气候变化。因此,准确而高分辨率的陆面过程模拟是模拟天气气候事件,进而正确认识天气气候现象的重要前提。然而,现代陆面过程模拟仍然存在很大的不确定性,主要来自于以下三个方面:模式物理过程、地表特征参数、气象驱动数据。本文总结了陆面过程高分辨率模拟,尤其是在高海拔山区模拟的不确定性来源,重点分析了降水数据的非均匀分布特征对陆面过程模拟的重要影响。提出改进陆面过程模式,提供更准确的地表特征参数分布,开展对流允许尺度的动力降尺度研究,可能是改善复杂地形条件降水模拟效果的有效途径,进而准确模拟区域水循环,实现陆面过程和区域气候模拟的最终目的。 展开更多
关键词 陆面过程 高分辨率模拟 不确定性 降水
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次千米至次百米高分辨率模拟的热带气旋眼墙低层极端上升运动特征分析 被引量:2
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作者 周星阳 吴立广 刘青元 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期113-124,共12页
观测发现热带气旋(TC)眼墙附近低层(3 km以下)存在着强烈的上升运动,严重威胁低空观测飞机的安全,由于对实际TC观测的样本非常有限,目前对极端上升运动(大于10 m/s)的了解不多。通过三个水平分辨率自次千米(333 m)至次百米(37 m)大涡数... 观测发现热带气旋(TC)眼墙附近低层(3 km以下)存在着强烈的上升运动,严重威胁低空观测飞机的安全,由于对实际TC观测的样本非常有限,目前对极端上升运动(大于10 m/s)的了解不多。通过三个水平分辨率自次千米(333 m)至次百米(37 m)大涡数值试验模拟眼墙附近低层上升运动的分布特征。结果表明,TC眼墙附近的最强上升运动主要分布在眼墙处最大风速半径(RMW)内侧,并且主要出现在台风眼墙强对流的一侧。对比不同试验发现,在大涡试验中,随着模式水平分辨率的提高,模式可以模拟出更强的上升运动,且极端上升运动最大频数的分布高度随着水平分辨率的提高而降低。研究表明,与现有观测结果比较,当大涡试验水平分辨率到达111 m时,可以模拟出与实际观测比较相似的极端上升运动空间分布和强度。 展开更多
关键词 热带气旋 高分辨率数值模拟 大涡模拟 极端上升运动
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2003年夏季长江三角洲甚高分辨率区域气候模拟
6
作者 吴风波 汤剑平 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期727-735,共9页
利用区域气候模式WRF对2003年夏季长江三角洲极端区域气候进行高分辨率模拟,通过与站点观测降水、TRMM反演降水的对比分析表明,模式较合理地模拟出2003年夏季长江三角洲降水的主要特征,模拟的夏季各月平均降水量和强降水中心位置及降水... 利用区域气候模式WRF对2003年夏季长江三角洲极端区域气候进行高分辨率模拟,通过与站点观测降水、TRMM反演降水的对比分析表明,模式较合理地模拟出2003年夏季长江三角洲降水的主要特征,模拟的夏季各月平均降水量和强降水中心位置及降水强度都与实况较接近;模拟和观测的江淮流域、长江流域及浙江南部的区域平均逐日降水序列的相关系数较高;模拟出小雨、中雨和暴雨三类不同等级的降水概率特征,对暴雨概率分布的模拟结果最好;还模拟出长江三角洲梅雨期的多次中尺度强暴雨事件,模拟的暴雨发生时间和发生区域及雨带南移、北跳与实况都很接近,但降水量略有偏差。模式合理模拟出2003年夏季高温天气较多以及受多次强降水冷却效应引起长江以南、以北地区温差较大的区域气候特征,模拟的最低、最高气温的空间分布及极大值中心与观测都较接近,最低气温模拟结果更好;还非常好地模拟出了区域平均的逐日最高、最低气温的时间演变特征,比降水更接近观测,并具有更高的时间相关系数。 展开更多
关键词 气候学 夏季降水 高分辨率模拟 区域气候 WRF 长江三角洲
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基于WRF的城市热岛效应高分辨率评估方法 被引量:14
7
作者 郭飞 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期13-19,共7页
为解决城市总规尺度气候评估工具缺乏的问题,分析了不同气候评估方法的特点和应用范围,研究了气象学工具WRF在城市热岛效应评估中的应用方法及有效性。建立了针对城市总规尺度的高精度城市规划信息数据库、气象数据库生成WRF模拟边界的... 为解决城市总规尺度气候评估工具缺乏的问题,分析了不同气候评估方法的特点和应用范围,研究了气象学工具WRF在城市热岛效应评估中的应用方法及有效性。建立了针对城市总规尺度的高精度城市规划信息数据库、气象数据库生成WRF模拟边界的方法;明确了高精度城市热岛效应模拟所需的WRF物理方案。以沿海城市大连夏季典型晴朗高温天气为例,利用WRF模型进行了300m的高分辨率模拟。结果表明,WRF可以较好地模拟出城市热岛效应的强度和时空变化;将模拟结果与气象站和现场观测值进行了对比,两者变化趋势一致,偏差在可接受的范围之内。 展开更多
关键词 城市环境 高分辨率模拟 气候模型 热岛效应
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2020年“6·26”四川冕宁暴雨降水物理过程模拟诊断研究
8
作者 齐铎 崔晓鹏 +2 位作者 邹强利 姜柔伊 高华 《大气科学》 北大核心 2025年第1期211-228,共18页
利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示... 利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示复杂地形区强降水过程中与水物质(水汽和各种水凝物)相关的宏微观特征。结果表明,此次冕宁暴雨过程可分为两个阶段:第一阶段(6月26日18:00~22:00;北京时,下同),强降水区上升运动强度最大,在水汽辐合达最强的同时,促使较弱降水区的液相水凝物向强降水区辐合,强降水区收集的丰富液相水凝物一部分转化为冰相水凝物供应云系增长(此时>35 dBZ的对流性回波伸展高度最高),另一部分转化为强降水降至地面,造成第一阶段的强降水发生;第二阶段(26日23:00至27日01:00),强降水区的局地上升运动有所减弱,导致强降水区液相水凝物辐合减弱,但仍保持强烈的水汽辐合,上升运动极值中心有所降低,有助于云、雨滴碰并和水汽凝结等过程发生,上升运动呈现双极值分布,回波强度在垂直方向表现为强—弱—强的结构,高层云中的冰相粒子对低层云系具有一定播撒效应,有助于液相水凝物高效转化为强降水。不同降水强度间的降水效率差异显著,变化范围为5%~70%,越大的降水效率对应越强的地面降水。 展开更多
关键词 四川暴雨 高分辨率数值模拟 三维降水诊断方程 降水效率
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修正WRF次网格地形方案及其对风速模拟的影响 被引量:22
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作者 刘郁珏 苗世光 +1 位作者 刘磊 胡非 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期70-81,共12页
复杂地形区域风场模拟的准确率一直是风能研究领域的难点和重点。WRF模式是目前风能评估领域应用最广泛的天气数值模式之一,但该模式在复杂地形区域存在对平原、山谷风速高估且对山顶风速低估的系统性误差,并有研究建立次网格地形方案... 复杂地形区域风场模拟的准确率一直是风能研究领域的难点和重点。WRF模式是目前风能评估领域应用最广泛的天气数值模式之一,但该模式在复杂地形区域存在对平原、山谷风速高估且对山顶风速低估的系统性误差,并有研究建立次网格地形方案以订正误差。而次网格地形方案在不同水平分辨率下常出现错误的修正结果,该文基于高精度地形高程数据分析了方案失效的主要原因,发现其方程组中判断山体形态特征的阈值-20在过低和过高水平分辨率下均失去参考性。针对这一原因.将方案中影响关键参数C_t的地形高度算子与模式水平分辨率进行拟合,形成地形高度算子与水平分辨率相依赖的线性关系,获得不同分辨率下更适合的山体形态阈值。通过与自动气象站10 m风速对比分析了修正前后WRF对低层风速的模拟效果,结果显示:修正后的次网格地形方案能够分别在较低和较高分辨率下,部分矫正原方案错误的订正结果,使低层风速模拟更接近实况。修正后的次网格地形方案可为复杂地形区域开展高分辨率风场模拟提供参考。 展开更多
关键词 WRF 复杂地形 次网格地形方案 高分辨率模拟
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CMIP6 HighResMIP对青藏高原气候模拟的评估和预估 被引量:3
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作者 杨珂珂 郭东林 +2 位作者 华维 马迪 辛羽婷 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期193-204,共12页
高分辨率模式模拟被认为是研究资料相对欠缺的青藏高原地区气候变化的重要方法之一。第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)新增了高分辨率模式比较计划(HighResMIP),但其对青藏高原气候的模拟性能尚未系统评估。本研究分析了6对(更高、较... 高分辨率模式模拟被认为是研究资料相对欠缺的青藏高原地区气候变化的重要方法之一。第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)新增了高分辨率模式比较计划(HighResMIP),但其对青藏高原气候的模拟性能尚未系统评估。本研究分析了6对(更高、较低分辨率)CMIP6 HighResMIP模式对青藏高原当前气候的模拟能力,并集合预估了近期青藏高原气候的变化趋势。相对较粗分辨率模拟,所有(2/3)模式的更高分辨率模拟减少了平均降水(气温)的区域平均偏差。泰勒图涉及指标的综合评估显示,约1/3模式的更高分辨率对平均气温和降水模拟效果优于较低分辨率,其余模式的更高分辨率则接近或者劣于较低分辨率。集合平均结果优于单个模式,且其更高分辨率模拟效果总体优于较低分辨率。更高分辨率模式集合预估显示,相对于1995—2014年,在SSP5-8.5情景下到2021—2040年青藏高原整体呈增温趋势,东南部增温相对较弱;降水从北到南呈增加-减少-增加的变化模态;青藏高原气温将平均增加(0.81±0.91)℃,降水将平均增加(0.05±0.25)mm/d。 展开更多
关键词 青藏高原 气候变化 HighResM IP 高分辨率模拟
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不同云微物理方案对弱天气尺度强迫下一次强对流的模拟 被引量:5
11
作者 任星露 张述文 +1 位作者 汪兰 石瑞 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第4期750-761,共12页
针对2016年7月26日发生在江苏北部的一次弱天气尺度强迫下强对流过程,选用WRF(Weather Research and Forecasting)模式中具有一定代表性的5种云微物理参数化方案进行模拟。结果表明,只有NSSL 1-momlfo方案能够较好地再现回波的位置、强... 针对2016年7月26日发生在江苏北部的一次弱天气尺度强迫下强对流过程,选用WRF(Weather Research and Forecasting)模式中具有一定代表性的5种云微物理参数化方案进行模拟。结果表明,只有NSSL 1-momlfo方案能够较好地再现回波的位置、强度及层云区,其余四种方案模拟的回波与实况存在不同程度的差异。原因是不同方案模拟的热动力结构、水成物及相变潜热的空间分布存在差异,其中NSSL方案模拟的上升气流更强劲,冷池范围也更集中;水成物集中在一个狭窄的水平区域,雨水在中低层较多,雪粒子和霰粒子在中高层较多;与此相应,NSSL方案相变潜热释放最多,进一步加强了上升运动。 展开更多
关键词 云微物理参数化 强对流 弱天气尺度强迫 高分辨率模拟
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海南岛海风雷暴结构的数值模拟 被引量:16
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作者 苏涛 苗峻峰 蔡亲波 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期59-78,共20页
本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风... 本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风辐合带,辐合带能影响当地的散度和涡旋特征,为雷暴的发生发展提供有利的动力和热力学条件.海南岛受热带海洋的影响较大,当地的水汽条件和对流潜势长期保持着有利于对流发展的状态,自由对流高度始终处于较低的位置,一旦海风辐合带来的抬升运动克服对流抑制到达自由对流高度后,对流就能自主地发展起来,所以单纯的海风辐合也常常能触发当地的强雷暴.雷暴发生发展过程中对流参数存在明显的变化,其演变曲线的突变位置对雷暴的发生有一定的指示作用.海南岛的海风雷暴过程与当地的复杂地形密切相关,地形的动力阻挡作用影响着低层海风的辐合以及对流的发展. 展开更多
关键词 复杂地形 海风雷暴 海风辐合线 强对流天气 高分辨率数值模拟
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基于大涡模拟的冬奥赛区风环境精细化评估 被引量:12
13
作者 刘郁珏 黄倩倩 +1 位作者 张涵斌 苗世光 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期129-141,共13页
风是北京冬奥会场外赛事考虑的首要气象因素,精细评估竞赛场地核心区域风环境对赛道施工建设、遴选防风方案及赛事安排非常必要。以北京冬奥会延庆赛区为中心,将2009—2021年冬奥赛事月份(2—3月)天气环流场进行客观天气环流分型(分为93... 风是北京冬奥会场外赛事考虑的首要气象因素,精细评估竞赛场地核心区域风环境对赛道施工建设、遴选防风方案及赛事安排非常必要。以北京冬奥会延庆赛区为中心,将2009—2021年冬奥赛事月份(2—3月)天气环流场进行客观天气环流分型(分为93组),采用北京城市气象研究院睿图-大涡模式系统对各组的典型个例开展37 m×37 m分辨率风场模拟。利用赛道周边12个自动气象站数据检验结果显示:2 m温度、10 m风速和风向平均偏差分别为0.45℃,1.51 m·s^(-1),11.23°,预报技巧较高。基于分型模拟数据获得赛场平均风、极大风分布及大风风险概率,高山滑雪赛场赛道起点平均风速为15 m·s^(-1),超出影响决策点概率为60%,风险较大;而赛道中、后段风险较小,超过影响决策风速概率小于2%。 展开更多
关键词 风环境评估 大涡模拟 复杂地形 高分辨率模拟
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1011号台风“凡亚比”登陆过程数值模拟及诊断分析 被引量:9
14
作者 刘海军 沈新勇 +2 位作者 许娈 冉令坤 崔晓鹏 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2013年第5期583-594,共12页
利用中尺度非静力数值模式WRF V3.2.1对"凡亚比"台风(1011)的登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟采用三重嵌套,最高分辨率为3 km,共积分120 h(5 d)。利用收集到的观测资料对模式模拟的结果进行了较细致的对比验证。结果表明... 利用中尺度非静力数值模式WRF V3.2.1对"凡亚比"台风(1011)的登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟采用三重嵌套,最高分辨率为3 km,共积分120 h(5 d)。利用收集到的观测资料对模式模拟的结果进行了较细致的对比验证。结果表明,模式较好地模拟再现了"凡亚比"台风的发展演变以及两次登陆过程,模拟的台风路径与观测路径较为一致,模式也较好地把握住了"凡亚比"台风的强度演变过程,模拟取得了初步的成功。进一步利用高分辨率模拟资料对此次台风登陆过程的强降水开展了初步诊断分析,结果表明,在整个研究时段内,散度垂直通量绝对值的垂直积分<|Q|>与地面降水区有很好的对应,两者在空间分布和时间演变上比较一致,在降水大的区域<|Q|>的值也大,这表明<|Q|>对"凡亚比"台风强降水具有较好的诊断和指示意义。 展开更多
关键词 台风 登陆 强降水 高分辨率数值模拟 散度垂直通量
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海南岛海风三维结构的数值模拟 被引量:13
15
作者 王语卉 苗峻峰 蔡亲波 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期109-124,共16页
利用中尺度模式WRF对2012年4月12日海南岛在无明显天气系统强迫下产生的一次典型的海风个例进行了数值模拟,目的在于揭示海南岛海风的三维结构及其演变特征。通过与观测资料的比较可以看出,WRF模式能够较合理地模拟出此次海南岛海风的... 利用中尺度模式WRF对2012年4月12日海南岛在无明显天气系统强迫下产生的一次典型的海风个例进行了数值模拟,目的在于揭示海南岛海风的三维结构及其演变特征。通过与观测资料的比较可以看出,WRF模式能够较合理地模拟出此次海南岛海风的演变特征。海风环流开始时间较我国其他地区偏晚,午后开始形成,15—18时达强盛时期,夜间21时海风转为陆风环流。南北向的海风维持时间和强度明显大于东西向的海风环流,而东西部的海风环流开始时间、维持时间和强度都相差不大。午后辐合线主要分布在岛屿城市较密集的北部和西北部沿海地区,污染物不易扩散而导致灰霾等天气,这样的分布与岛屿形状及地形密切相关。在向岸型背景风作用下,岛屿南部海风环流向内陆传播了约80 km,远大于东西部;岛屿西南部五指山和鹦哥岭两座山岭之间形成了强烈的沿峡谷分布的西南气流。垂直方向:白天岛屿西南部山地对海风起到抬升、加强的作用,大地形结合向岸型背景风共同作用使得高空回流减弱;东部和北部平原地区的海风环流结构较完整,东部海风垂直伸展达1.8 km,而北部18时海风环流高度可达2.5 km。12时,海南海岸线附近的位温梯度大幅增大,从而激发了四面的海风;海风锋后是水汽储备的大值区,18时,岛屿山脉南侧(迎风坡)和岛屿中心东北部极易产生暴雨等强对流天气。 展开更多
关键词 天气学 海风环流 高分辨率数值模拟 三维结构 全物理过程 岛屿 复杂下垫面
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河北冬奥赛区一次夜间增温过程的数值模拟及诊断 被引量:1
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作者 章鸣 连志鸾 +1 位作者 平凡 祝善友 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第1期168-180,共13页
夜间增温是河北冬奥赛区冬季频发的天气现象,对其进行准确的模拟与预报对赛区建设及比赛保障至关重要。本文针对河北冬奥赛区2020年2月8日夜间至9日凌晨发生的一次夜间增温过程,通过引入高分辨率地形数据,利用中尺度区域数值模式WRF4.1.... 夜间增温是河北冬奥赛区冬季频发的天气现象,对其进行准确的模拟与预报对赛区建设及比赛保障至关重要。本文针对河北冬奥赛区2020年2月8日夜间至9日凌晨发生的一次夜间增温过程,通过引入高分辨率地形数据,利用中尺度区域数值模式WRF4.1.5精细化再现了此次夜间增温过程,并探究了此次过程的气象特征及成因。研究结果表明:此次夜间增温过程受东北冷涡影响,中高空冷平流显著,高低层风切变较强,有明显的平流差异,同时,近地面气象要素变化特征明显,包括相对湿度降低、风速增大、海平面气压降低、地表热通量及长波辐射增强等;增温发生时,强冷平流在范围及强度上均明显增加,导致强烈的下沉运动,使得低层大气温度升高,并且高低层强风切变以及平流差异容易产生垂直混合,等熵面波动明显,湍流加强,进一步加强湍流垂直混合运动,运动热通量输送增强,产生夜间温度异常升高现象。 展开更多
关键词 夜间增温 冬奥赛区 高分辨率数值模拟 垂直混合
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地球系统数值模拟历史回顾及未来发展之机遇与挑战
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作者 张绍晴 林璘 +29 位作者 刘才力 杨光 王兆瑛 费云龙 任倩倩 苑诗敏 倪欣宁 王一帆 刘银杏 杨浩宇 任国志 荀皓 宋睿哲 蔡金卓 杨帆 刘博文 郭锦 陈玥 卢绿 李江玉 江应境 王雪 王凯迪 王振明 于洋洋 赵浩然 王静菊 马有为 任斯敏 雍建林 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1-12,共12页
地球是人类赖以生存的家园,人类从没停止过对她的探索和研究。从观测分析和纯理论研究开始,现代地球科学已过渡到数值模拟仿真的研究形式。今天,由于每秒百亿亿次浮点运算高性能计算机的诞生,通过多圈层高分辨率耦合模拟,在“数值孪生... 地球是人类赖以生存的家园,人类从没停止过对她的探索和研究。从观测分析和纯理论研究开始,现代地球科学已过渡到数值模拟仿真的研究形式。今天,由于每秒百亿亿次浮点运算高性能计算机的诞生,通过多圈层高分辨率耦合模拟,在“数值孪生”理念下,庞大而复杂的地球系统被“搬进”了实验室,像其它学科一样,地球科学走上了假设-验证-再假设-再验证的实证科学轨道。本文首先回顾复杂而艰辛的地球科学发展历程,领略前辈科学家如何从人类生存需求和朴实的科学逻辑出发,开创今天的地球系统数值模拟的地球实证科学;进而文章较全面地总结了目前地球系统数值模拟的现状;最后给出未来发展的机遇与挑战。 展开更多
关键词 地球科学 历史发展 地球系统数值模拟 高分辨率耦合模拟 数值孪生 实证地球科学
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数值反应堆堆芯与E级高性能计算的科学内涵
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作者 邓力 李刚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期369-381,共13页
反应堆是一复杂的系统过程,是由中子场、温度场、流场、应力场、化学场等多个物理过程相互耦合的装置,这些物理场涉及从微观核反应到宏观能量释放的多尺度作用机理。随着E级(1 000PFLOPS,百亿亿次/每秒)计算机的问世,核能发展的总趋势... 反应堆是一复杂的系统过程,是由中子场、温度场、流场、应力场、化学场等多个物理过程相互耦合的装置,这些物理场涉及从微观核反应到宏观能量释放的多尺度作用机理。随着E级(1 000PFLOPS,百亿亿次/每秒)计算机的问世,核能发展的总趋势正从传统工程驱动模式向以高性能数值模拟为主转变。当前四代堆设计立足小型化和精密化,高分辨率数值模拟对提升核装置性能和降低裕量作用突出。为研究解决当前模拟软件与计算机之间存在的浮点效率低、移植周期长、模式通用难和规模扩展难等问题的办法,突破软件和硬件之间存在的编程墙和性能墙,本文通过解读美国NEAMS、CASL和ECP计划,结合团队近年在数值反应堆和高性能计算关键技术突破方面的经验,提出基于并行中间件的集成共性、发展个性的技术路线,探索一条快速提升我国自主CAE软件整体水平的途径,供业内同行探讨,以在国产超级计算机上实现核装置的精细化建模和多物理、多尺度、多过程耦合计算。 展开更多
关键词 数值反应堆堆芯 集成共性 发展个性 高分辨率数值模拟 E级计算
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台风Rammasun(2014)与飓风Wilma(2005)快速增强过程的内核结构变化比较 被引量:4
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作者 郑秀丽 吴立广 +3 位作者 周星阳 邱文玉 杨华栋 谢彤 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期219-231,共13页
热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun(2014)和大西洋5级飓风Wilma(2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速... 热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun(2014)和大西洋5级飓风Wilma(2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速增强过程中的变化特点。飓风Wilma是一个典型的快速增强热带气旋,快速增强期间具有弱的环境垂直切变、对称的眼墙、较小的中心倾斜以及比较直立的眼墙。但是,台风Rammasun快速增强发生在较强切变(超过10 m/s)环境下,眼墙对流呈高度不对称,强对流基本固定在台风中心的南侧。整个快速增强期间,Rammasun在垂直方向上维持较大的中心倾斜以及较大的眼墙倾斜。结果表明,快速增强也可能在不完全对称的内核结构和倾斜垂直结构的情况下发生。 展开更多
关键词 热带气旋 快速增强 内核结构 垂直倾斜 对称和非对称 高分辨率数值模拟
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